WebSocket 长连接应用场景
没事打开小程序，和附近的人剪刀石头布，想来就来，想走就走。谁能成为武林高手？！
微信小程序提供了一套在微信上运行小程序的解决方案，有比较完整的框架、组件以及 API，在这个平台上面的想象空间很大。
腾讯云拿到了小程序内测资格，研究了一番之后，发现微信支持 WebSocket 还是很值得玩味的。这个特性意味着我们可以做一些实时同步或者协作的小程序。
这篇文章分享一个简单的剪刀石头布的小游戏的制作，希望能对想要在小程序中使用 WebSocket 的开发者有帮助。
整个游戏非常简单，连接到服务器后自动匹配在线玩家（没有则分配一个机器人），然后两人进行剪刀石头布的对抗游戏。当对方进行拳头选择的时候，头像会旋转，这个过程使用 WebSocket 会变得简单快速。
部署和运行
拿到了本小程序源码的朋友可以尝试自己运行起来。
整体架构
小程序的架构非常简单，这里有两条网络同步，一条是 HTTPS 通路，用于常规请求。对于 WebSocket 请求，会先走 HTTPS 后再切换协议到 WebSocket 的 TCP 连接，从而实现全双工通信。
1. 准备域名和证书
在微信小程序中，所有的网络请求受到严格限制，不满足条件的域名和协议无法请求，具体包括：
域名注册好之后，可以登录微信公众平台配置通信域名了。
2. 云主机和镜像部署
剪刀石头布的服务器运行代码和配置已经打包成腾讯云 CVM 镜像，大家可以直接使用。
腾讯云用户可以免费领取礼包，体验腾讯云小程序解决方案。
镜像已包含「剪刀石头布」和「小相册」两个小程序的服务器环境与代码，需要体验两个小程序的朋友无需重复部署
3. 配置 HTTPS
镜像中已经部署了nginx，需要在/etc/nginx/conf.d下修改配置中的域名、证书、私钥。
配置完成后，即可启动 nginx。
nginx
4. 域名解析
我们还需要添加域名记录解析到我们的云服务器上，这样才可以使用域名进行 HTTPS 服务。
在腾讯云注册的域名，可以直接使用云解析控制台来添加主机记录，直接选择上面购买的 CVM。
解析生效后，我们在浏览器使用域名就可以进行 HTTPS 访问。
5. 启动 WebSocket 服务
在镜像的 nginx 配置中（/etc/nginx/conf.d），已经把 /applet/websocket的请求转发到http://127.0.0.1:9595 处理。我们需要把 Node 实现的 WebSocket 服务在这个端口里运行起来。
进入镜像中源码位置：
cd /data/release/qcloud-applet-websocket
使用pm2 启动服务：
pm2 start process.json
6. 启动微信小程序
在微信开发者工具中修改小程序源码中的 config.js 配置，把通讯域名修改成上面申请的域名。完成后点击调试即可连接到 WebSocket 服务进行游戏。
配置完成后，运行小程序就可以看到成功搭建的提示！
为什么要用 WebSocket
使用传统的 HTTP 轮询或者长连接的方式也可以实现类似服务器推送的效果，但是这类方式都存在资源消耗过大或推送延迟等问题。而 WebSocket 直接使用 TCP 连接保持全双工的传输，可以有效地减少连接的建立，实现真正的服务器通信，对于有低延迟有要求的应用是一个很好的选择。
目前浏览器对 WebSocket 的支持程度已经很好，加上微信小程序的平台支持，这种可以极大提高客户端体验的通信方式将会变得更加主流。
Server 端需要实现 WebSocket 协议，才能支持微信小程序的 WebSocket 请求。鉴于 SocketIO 被广泛使用，剪刀石头布的小程序，我们选用了比较著名的 SocketIO 作为服务端的实现。
Socket IO 的使用比较简单，仅需几行代码就可启动服务。
export class Server {
init(path: string) {
/** Port that server listen on */
this.port = process.env.PORT;
/** HTTP Server instance for both express and socket io */
this.http = http.createServer();
/** Socket io instance */
this.io = SocketIO(this.http, { path });
/** Handle incomming connection */
this.io.on("connection", socket => {
// handle connection
});
}
start() {
this.http.listen(this.port);
console.log(`---- server started. listen : ${this.port} ----`);
}
}
const server = new Server();
server.init("/applet/ws/socket.io");
server.start();
但是，SocketIO 和一些其它的服务器端实现，都有其配套的客户端来完成上层协议的编码解码。但是由于微信的限制（不能使用 window 等对象）， SocketIO 的客户端代码在微信小程序平台上是无法运行的。
经过对 SocketIO 通信进行抓包以及研究其客户端源码，笔者封装了一个大约 100 行适用于微信小程序平台的 WxSocketIO类，可以帮助开发者快速使用 SocketIO 来进行 WebSocket 通信。
const socket = new WxSocketIO();
socket.on('hi', packet => console.log('server say hi: ' + packet.message));
socket.emit('hello', { from: 'techird' });
如果想要使用微信原生的 API，那么在服务器端也可以直接使用 ws 来实现 W3C 标准的接口。不过 SocketIO 支持多进程的特性，对于后续做横向扩张是很有帮助的。腾讯云在后面也会有计划推出支持大规模业务需求的 WebSocket 连接服务，减小业务的部署成本。
通信协议设计
实现一个多客户端交互的服务，是需要把中间涉及到所有的消息类型都设计清楚的，就像是类似剪刀石头布这样一个小程序，都有下面这些消息类型。
消息 | 方向 | 说明 |
|---|---|---|
hello | c => s | 客户端连上后发送 hello 信息，告知服务器自己身份以及位置。 |
hi | s => c | 服务器响应客户端打招呼，并且反馈附近有多少人 |
join | c => s | 客户端请求加入一个房间进行游戏 |
leave | c => s | 客户端请求退出房间 |
start | s => c | 房间里面全部人都 ready 后，会发送游戏开始的信号，并且告知客户端游戏时间。 |
choice | c => s | 客户端选择出剪刀、石头还是布 |
face | c => s | 客户端更新自己的表情 |
movement | s => c | 有用户更新选择或者更新表情会通知其它用户 |
result | s => c | 超过选择时间后，游戏结束，广播游戏结果 |
具体每个消息的参数可以参考源码里的server/protocol.brief.md
服务器逻辑
服务器的逻辑很简单：
- 收到用户请求加入房间（
join），就寻找还没满的房间 找到房间，则加入 没找到房间，创建新房间 - 有用户加入的房间检查是否已满，如果已满，则：
给房间里每个用户发送开始游戏的信号（
start） 启动计时器，计时器结束后进行游戏结算 - 游戏结算 两两之间 PK，赢方分数加一，输方减一，最终得每个玩家基本得分 x 对于每个玩家，如果分数 x 大于 0，则视为胜利，连胜次数加一，否则连胜次数归零 本局得分为分数 x 乘以连胜次数
- 发送本局游戏结果给房间里的每位玩家
微信端实现
微信小程序直接使用上面的协议，针对不同的场景进行渲染。整体的状态机如下。
状态机整理清楚后，就是根据状态机来控制什么时候发送消息，接到消息后如何处理的问题了。具体实现请参照 app/pages/game/game.js里的源码。